Analiza tehnologije prerade plastike - na mehaničkom principu ekstrujnog oblikovanja

Mehanički princip

Osnovni mehanizam ekstruzije je jednostavan - vijak se rotira u bačvi i gurne plastiku prema naprijed. Vijak je zapravo ležer ili nagib koji je omotan oko središnjeg sloja. Njegova je svrha povećati pritisak kako bi se prevladao veliki otpor. U slučaju ekstrudera, postoje tri vrste otpora za koje je potrebno savladati: trenje čvrstih čestica (uvlačenje) uz zid cilindra i međusobnog trenja između zavojnica prije rotacije vijka (zona za hranjenje ); Prijava na zidu barele; Unutarnji otpor topila, onaj koji se gura prema naprijed.

Ako se objekt ne pomakne u određenom smjeru, sila na objektu je uravnotežena u ovom smjeru. Vijak se ne kreće u aksijalnom smjeru, mada se može obratiti bočno brzo blizu obima. Stoga je aksijalna sila na vijku izbalansirana, a ako primjenjuje veliki potisak prema naprijed na plastični topljenje, također primjenjuje identičan natrag natrag na objekt. Ovdje primijenjeni potisak je koji se ponaša na potisak ležaj iza dovodne luke.

Većina pojedinačnih vijaka su desne ruke, poput vijaka i vijaka koji se koriste u obradi drveta i mašina. Ako se pogledaju s leđa, rotiraju se u suprotnom smjeru jer pokušavaju vrtjeti bačvu što je više moguće. U nekim tri vijcima dva vijka se okreću u suprotnim smjerovima u dva cilindara i prelaze jedni druge, tako da se mora desnom rukom, a drugi moraju biti lijevi. U ostalim okluzalnim vijcima sa dva odvojena vijke, dva vijka se okreću u istom smjeru i moraju imati istu orijentaciju. Međutim, u oba slučaja postoji potisni ležaj koji apsorbira povratnu silu, a Newtonov princip i dalje se odnosi.

2. Termički princip

Izvršna plastika su termoplastika - topi se kada se ponovo zagrijavaju i očvrsne prilikom hlađenja. Odakle dolazi toplina rastopljenog plastike? Hrana za pregrijavanje i barel / dim mogu raditi i važni su na start-up-u, međutim, motorna ulazna energija - trenje motora protiv viskoznog topline - toplina trenja generirana u bačvi kada je sve većina Važni izvor topline za plastiku, osim malih sistema, vijci sa malim brzinama, visoke temperature plastike i ekstruzijske presvlake.

Za sve ostale operacije važno je prepoznati da grijač za barel nije primarni izvor topline u radu, a samim tim i učinak na ekstruziju je manji nego što smo očekivali (vidi načelo 11). Temperatura post-cilindra i dalje može biti važna jer utječe na brzinu transporta krutosti u zubima ili u feedu. Temperature umiru i kalupa trebaju biti željena temperatura topljenja ili blizu ove temperature ako se ne koriste za određenu svrhu poput ostakljenja, distribucije tečnosti ili kontrole pritiska.

3. Princip usporavanja

U većini ekstrudera promjena u brzini vijka postiže se podešavanjem brzine motora. Motor se obično okreće pri punoj brzini od oko 1750 o / min, ali to je prebrzo za vijak ekstrudera. Ako se okreće u tako brzoj brzini, generira se previše trenja, a vrijeme boravka plastike je prekratak da bi se pripremila uniforma, dobro promiješana rastopa. Tipični omjeri usporavanja kreću se od 10: 1 do 20: 1. Prva faza može biti ili zupčanik ili remenica, ali druga faza koristi zupčanike, a vijak je postavljen u sredinu zadnjeg velikog stepena brzine.

U nekim strojevima za sporo tekuće (kao što su dvostruke vijke za UPVC), mogu postojati 3 usporavanja, a maksimalna brzina može biti niža od 30 o / min ili niža (do 60: 1 omjera). Na drugoj krajnosti, neki vrlo dugi dvostruki vijci za agitaciju mogu se pokrenuti na 600 o / min ili brže, čime se zahtijevaju vrlo nisku stopu usporavanja i puno dubokog hlađenja.

Ponekad je stopa usporavanja neusklađena s zadatkom - bit će previše energije za upotrebu - i moguće je dodati blok remenice između motora i prve faze usporavanja koja mijenja maksimalnu brzinu. To ili povećava brzinu vijaka iznad prethodne granice ili smanjuje maksimalnu brzinu kako bi se sistem omogućio da radi po većem procentu maksimalne brzine. To će povećati raspoloživu energiju, smanjiti amperažu i izbjeći probleme motora. U oba slučaja izlaz može se povećati ovisno o materijalu i njegovim potrebama za hlađenjem.

4. Hranjenje kao rashladno sredstvo

Ekstruzija prenosi energiju motora, ponekad grijač, na hladnu plastiku, pretvarajući ga iz čvrstog za topljenje. Ulazni uvod je hladniji od cijeve i vijčane površine u zoni hrane. Međutim, površina bačve u zoni hrane gotovo je uvijek uvijek iznad raspona topljenja plastike. Ohlađen je kontaktom sa česticama dovoda, ali toplina se zadržava od vrućine prenesene natrag na vrući prednji kraj i kontrolirano grijanje. Čak i nakon trenutne krajnje toplote održava viskozno trenje i nije potreban unos topline bačva, može biti potreban post grijač. Najvažnija iznimka je utora za dovod utora, koja je gotovo isključivo za HDPE.

Površina korijena vijaka hladi se i dovodom i izolirana je sa zida cijevi pomoću plastičnih čestica za dovod (i zrak između čestica). Ako vijak iznenada prestane, feed se zaustavlja i dok se toplota pomiče s toplijeg prednjeg kraja, površina vijake postaje vruća u zoni dovoda. To može prouzrokovati adheziju ili premošćivanje čestica na korijenu.

5. U području za hranjenje držite se cilindra i klizite na vijak

Da bi se maksimizirala količina čvrstih tvari prevezenih u zonu glatkih cijevi za cijev za cijev od jedne vijke, čestice bi se trebale držati cijeve i kliznuti na vijak. Ako se čestice drže u korijenu vijka, ništa ih ne povlači; Smanjena je količina prolaza i količina krutih tvari. Drugi razlog lošeg prijanjanja korijenima je da plastika može zagrijati ovdje i proizvesti gelove i slične kontaminirajuće čestice ili povremeno pridržavati se i prekršiti promjene u izlaznoj brzini.

Većina plastike prirodno klizi na korijenu jer su hladni kada uđu, a trenje ne zagrijava korijenje kao zidove. Neki su materijali vjerovatnije pridržavati od drugih: visoko plastificirani PVC, amorfni kućni ljubimac, a neki poliolefinski kopolimeri s ljepljivim svojstvima za krajnje korištenje.

Za barel je potrebno da se plastika pridržava ovdje tako da se isključe i gurne naprijed prema navoj vijcima. Trebalo bi postojati visoki koeficijent trenja između granula i bačve, a koeficijent trenja snažno utječe na temperaturu zadnje cijevi. Ako se čestice ne drže, jednostavno se okreću na mjestu, a da se ne kreću naprijed - zbog čega glatko hranjenje nije dobro.

Površinsko trenje nije jedini faktor koji utječe na feed. Mnoge čestice nikada ne dodiruju cijev ili korijen vijka, tako da u česticama moraju postojati trenje i mehaničke i viskozno značenje unutar čestica.

Žrevani cilindar je poseban slučaj. Kontrolo je u zoni feed, a zonu za dovod je termički izolirana od ostatka cijeve i duboko je hlađenje vode. Konac gura čestice u utor i stvara vrlo visok pritisak na relativno kratku udaljenost. To povećava toleranciju uboda donje proizvodnje istog vijaka na istoj izlazu, tako da je toplina koja se stvara na prednjem kraju smanjuje i temperatura topline je niža. To može značiti bržu proizvodnju u hlađenjem - ograničenim slojenim filmskim linijama. Tenk je posebno pogodan za HDPE, koji je glatko uobičajena plastika osim fluorirane plastike.

6. Najskuplji materijal

U nekim slučajevima materijalni troškovi mogu iznositi 80% troškova proizvodnje - više od svih ostalih faktora - osim proizvoda koji su posebno važni u kvaliteti i ambalaži, poput medicinskih katetera. Ovaj princip prirodno vodi do dva zaključka: procesori bi trebali ponovo koristiti otpad i otpad što više umjesto sirovina i strogo se pridržavaju tolerancija što bi izbjeglo odstupanja od ciljanog debljine i problemima proizvoda.

7. Troškovi energije su relativno nevažni

Iako atraktivnost i stvarni problemi fabrike na istom su nivou kao rastući troškovi energije, energija potrebna za izvođenje ekstrudera i dalje je mali dio ukupnog troška proizvodnje. To je uvijek slučaj jer su materijalni troškovi vrlo visoki i ekstruder je efikasan sistem. Ako se uvede prevelika energije, plastika će brzo postati toliko vruća da se ne može pravilno obraditi.

8. Pritisak na kraju vijka je vrlo važan

Ovaj pritisak odražava otpor svih objekata nizvodno od vijka: ekran filtra i kontaminiranu rezač ploče, cijev za prijenos adaptera, fiksne miješalice (ako postoji) i sam. Ne ovisi ne samo o geometriji ovih komponenti, već i na temperaturi u sustavu, što zauzvrat utječe na viskoznost i propusnost smole. Ne ovisi o dizajnu vijaka, osim kada utječe na temperaturu, viskoznost i propusnost. Iz sigurnosnih razloga je važna mjerna temperatura - ako je previsoka, matrica i plijesni mogu eksplodirati i šteti u blizini ljudi ili strojeva.

Tlak je povoljan za uznemirenost, posebno u posljednjoj zoni jedinstvenog vijčanog sustava (dozirna zona). Međutim, visoki pritisak također znači da motor mora izlaziti više energije - i na taj način temperatura topline je veća - što može diktirati ograničenje tlaka. U dvostrukom vijku, angažman dva vijka jedni s drugima je efikasniji agitator, tako da u tu svrhu nije potreban pritisak.

U proizvodnji šupljih dijelova, poput cijevi izrađenih od paukovih kalupa sa paukovima koji koriste zagrade, visoki pritisak moraju se stvoriti u obliku kalupa koji će pomoći u rekombinaciji odvojenih tokova. U suprotnom, proizvod duž linije zavarivanja može biti slab i mogu se pojaviti problemi tokom upotrebe.

9. Izlaz = premještanje posljednje niti / - protok tlaka i curenja

Zapremina posljednje niti naziva se pozitivnim protokom i ovisi samo o geometriji vijka, brzinom vijaka i gustoće topline. Reguliran je tokom pritiska i zapravo uključuje efekt vuče koji smanjuje izlaz (naznačen najvišim pritiskom) i bilo kakvim efektom preteljenja u napadu koji povećava izlaz. Propuštanje na niti može biti u jednom od dva smjera.

Takođe je korisno izračunati izlaz po o / min (rotaciju) jer to predstavlja bilo kakav pad u crpnom kapacitetu vijka istovremeno. Drugi srodni proračun je izlaz po konjskim snagama ili kilovat koji se koristi. To predstavlja efikasnost i sposobna je za procjenu proizvodnog kapaciteta određenog motora i pogona.

10. Brzina smicanja igra veliku ulogu u viskoznosti

Sva uobičajena plastika imaju smičan svojstva, što znači da viskoznost postaje niža koliko plastika brže i brže kreće. Ovaj efekat neke plastike posebno je uočljiv. Na primjer, neki PVC povećavaju protok za faktor od 10 ili više kada se potisak udvostruči. Naprotiv, LLDPE Shear Force nije previše smanjena, a protok se povećava samo za 3 do 4 puta kada se rezoniranje udvostruči. Smanjeni efekt za smanjenje smicanja znači visoku viskoznost pod uvjetima ekstruziranja, koji zauzvrat znači više motora motora. To može objasniti zašto LLDPE djeluje na višoj temperaturi od LDPE-a. Protok je izražen brzinom smicanja, otprilike 100 S-1 u vijčanom kanalu, između 100 i 100 S-1 u većini dimnih profila, a veći od 100 S-1 u jaz između niti i zida i zida i nekih malih Die praznine. Koeficijent topline najčešće se koristi mjera viskoznosti, ali je obrnuta (npr. Protok / potisak, a ne potisak / protok). Nažalost, mjerenje nije istinsko mjerenje u ekstruderu s brzinom od 10 S-1 ili manje i vrlo brzog protoka rastopljenja.

11. Motor je suprotan cilindru, a cilindar je suprotan motoru.

Zašto kontrolni učinak cilindra nije uvijek isti kao što se očekivalo, posebno u mjernom području? Ako se cilindar zagrijava, cilindar